芯片设计上云，是时候了
2021-07-16
16:36:52
来源: 互联网
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过去几年，虽然大家一直都在高呼摩尔定律要失效了，但从事实发展看来，芯片晶体管密度的提升依然还在稳步推进。这主要是因为人工智能、自动驾驶和HPC等一系列应用的发展给芯片的规模和运算能力带来的新要求。
AI算法对芯片算力的需求提升（source：openAI）
以AI芯片为例，如上图所示，据OpenAI发布的AI计算量报告显示，最先进AI模型的计算量每3-4个月翻一番，也就是每年增长10倍，比摩尔定律2年增长一倍快得多。由此可见，推动芯片的性能提升，就变得尤其重要。
然而受困于多方面的限制，半导体供应链开始从材料、架构和制造工艺方面入手，探索提高芯片实现性能的方式。其中，如何应对芯片设计的仿真、验证对算力需求的指数级增长，更是成为了他们需要解决的首要问题。
芯片设计面临的新挑战
熟悉芯片设计流程的读者应该知道，一款芯片的诞生，需要经过需求定义、功能实现、功能验证、逻辑综合、物理实现、晶圆制造和封装测试等流程。在当中，EDA扮演着重要的角色。无论是芯片仿真、验证、调试、综合、布局、布线、检查和功耗评估等等，都离不开EDA的支持。
在过往，这些EDA工具的使用，都是通过在本地部署硬件，然后在局域网内操作的，这在过去芯片规模没那么大，芯片复杂度没那么高、迭代速度要求也那么快的时候，能够很好地满足客户的需求。同时考虑到IP的安全，这种方案就一直延续了多年，然而随着时间的推移，芯片的升级，当前的芯片设计产业已经给相关的硬件部署提出了新的要求。
行业媒体SemiEngineering也举例说，每一代的工艺节点升级，也带来相关系统计算增长的需求，这在过去一直保持相对恒定，那就是在每个节点都会将计算需求增加20％到30％。而现在，因为新的光刻技术的引入、晶体管技术的创新以及新封装技术的出现，就让传统的芯片设计在芯片的算力方面面临越来越严峻的挑战。尤其是在仿真和验证方面。
不同节点对运算能力需求（source：SemiEngineering）
此外，从当前的芯片工程中的工作模式看来。在大公司当中，团队争夺相关硬件资源成为了常态。但这些团队的在峰谷时段对算力需求又不一样。这就让企业在部署本地硬件的时候变得两难：如果按照峰值需求布置硬件，那必然会在大多数时间内造成浪费；但是如果不这样干，设计团队在峰值时间竞争带来的损失更是难以预估的。对于芯片初创企业而言，独立建设匹配弹性需求的IT资源是难以想象的工程，在计算资源的性价比，以及设备的利用率上也必定不高。
与此同时，随着5G、AI和IOT等新兴产业的崛起，市场对高性能芯片的需求日益旺盛，也进一步缩短了芯片的迭代周期，刺激芯片设计方不断提高芯片科技含量、缩短交付时间，以提升核心竞争力。
再者，芯片工程师在设计过程中不但要考虑繁杂的EDA、IP、PDK和IT/CAD的获取成本和技术支持，还要考虑多个地点工作人员协同等问题。
在上述多种情况的综合影响下，芯片设计工程师和企业正在面临着前所未有的挑战。这时。正在变革各行各业的“云”就成为了芯片设计产业聚焦的新目标。
“芯片云”是新答案
据相关统计显示，芯片设计上云不但可有效减少并优化企业的IT投入和运维成本，还能给芯片开发工程师提供极具弹性的算力，避免上述问题。在算力实时可用、研发环境敏捷部署、设计流程协同管理等方面，也具有传统模式不可比拟的优势。
EDA上云的弹性优势说明（source：Cadence）
在上述多重优势的推动下，多家云厂商和相关供应商也开始涉足其中，而紫光云就是当中的一个积极参与者。
据了解，紫光芯片云作为一个体系完善、开箱即用的云上芯片设计平台，为芯片设计企业提供强大、弹性且安全的计算集群和存储资源池，配备资深的IT/CAD专家团队，结合紫光集团内部芯片设计企业的最佳实践，覆盖从架构设计、IP开发、SOC集成、软件开发、系统测试的芯片设计全业务上云场景，为芯片设计企业提供云桌面安全接入管控、云端弹性算力、云端CAD环境管理等解决方案。
“相比以往方案，具有高性能、高安全、混合部署、最佳实践和生态运营等多重优势。”紫光云方面强调。
紫光云公司 CTO办公室主任邓世友也指出，对于芯片设计来讲，需要IT、CAD、EDA、IP和PDK五大核心要素的支撑，这五大要素在芯片设计过程中缺一不可。而紫光云基于自身的优势考虑，率先在紫光芯片云1.0给产业提供了第一核心要素——IT算力的支持，并和新华三半导体携手开发CAD工作流执行平台和一些PaaS工具，将其放在紫光云平台上对外输出，去解决芯片设计企业所需要的CAD环境快速部署的问题。
在经历了1.0时代的实践之后，紫光云又推出了紫光芯片云2.0，从性能、安全、平台和服务等方面进行升级。
从邓世友的介绍我们得知，与其他友商相比，紫光芯片云拥有三大优势：
一、不同于其他友商只提供IaaS层面的服务，紫光芯片云是同时提供IaaS资源、芯片设计PaaS平台和IT/CAD服务。
例如在紫光云上面有面向芯片后端设计工作流的执行平台U-Imp和U-Chip，通过这样的PaaS平台，在算力的基础之上能够帮助这些工程师能够快速的去实现多任务的并行启动、参数提取，报告分析和PPA分析等原本需要人工实现的操作、
二、紫光云提供的Design service服务+云服务打包TurnKey交付，也是其他友商所不具备的。
据介绍，通过携手紫光集团旗下新华三半导体和西安紫光国芯，紫光云能给芯片设计企业提供的不仅仅是云服务，还能覆盖从Design service到Cloud service的服务。“借助Design service，还能更好的融合生态。”邓世友强调。
三、依托紫光集团“从芯到云”整体布局，紫光云能协助芯片客户实现商业闭环。
按照邓世友的介绍，借助紫光集团旗下的新华三集团在ICT硬件设备国内Top2的出货量，以及紫光云、新华三在百行百业数字化、智能化业务应用，在紫光云上做芯片设计的企业不但能够更快速的设计出芯片，芯片产品做出之后，紫光云可以优先帮助这些企业快速完成适配、认证、测试以及出货，应用到百行百业的数字化转型业务场景中，帮助客户将芯片卖出去和用起来，实现商业闭环。
得益于这么多的优势，紫光云在日前宣布，公司正式通过三星Foundry SAFE™-Cloud认证，成为三星Foundry SAFE™（Samsung Advanced Foundry Ecosystem）国内首个云服务商合作伙伴，未来，紫光云将与三星 Foundry携手为IC设计企业打造一站式云端芯片设计平台。
总而言之，紫光芯片云相比以往方案，具有高性能、高安全、混合部署、最佳实践和生态运营等多重优势。相信未来会有越来越多的企业会逐步接受这种模式，来使用芯片设计云。会有更多的芯片设计企业享受到紫光芯片云带来的价值。
责任编辑：sophie
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